環(huán)境工程畢業(yè)設(shè)計(jì)2

1、第35頁河南城建學(xué)院本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）1緒論1.1前言水是人類及一切生物賴以生存的不可缺少的重要物質(zhì)，也是工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境改善不可替代的極為寶貴的自然資源，同土地、能源等構(gòu)成人類經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展的基本條件。我國是一個干旱缺水嚴(yán)重的國家。我們的淡水資源總量為28000億立方米，占全球水資源的6，但人均只有2300立方米，僅為世界平均水平的14、美國的15，在世界上名列121位，是全球13個人均水資源最貧乏的國家之一。能源、資源、環(huán)境和安全被全世界共認(rèn)為是人類賴以生存的四大支柱，也是全球可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的關(guān)鍵。而自從上世紀(jì)九十年代以來，水資源的日趨缺乏已成為影響經(jīng)濟(jì)發(fā)展和社會安全的全球性熱

2、點(diǎn)問題。據(jù)了解，中國目前年用水量為四千五百億立方米，其中年農(nóng)業(yè)用水四千億立方米，城市與工業(yè)用水五百億立方米。由于中國水資源的不足，農(nóng)業(yè)年缺水量約三百億立方米，城市與工業(yè)年缺水量達(dá)五十八億立方米。1.1.1 廠況介紹該淀粉廠地處北方，由于其生產(chǎn)廢水未經(jīng)處理，直接排放到河流中，對該市河流形成了嚴(yán)重的污染，從而影響了該市人民正常用水，阻礙了該市工農(nóng)業(yè)的發(fā)展，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。鑒于以上情況，本著保護(hù)該城市水體環(huán)境，減輕污染，減少水資源浪費(fèi)，從而促使該城市更好的發(fā)展的目的，必須建立一座廢水處理廠來處理該造淀粉廠的生產(chǎn)生活廢水。1.1.2項(xiàng)目提出的背景、治理的必要性 隨著工業(yè)及國民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各河

3、流水體的污染日益嚴(yán)重，惡性事故時有發(fā)生，對工、農(nóng)、漁業(yè)生產(chǎn)和人民生活帶來極大 影響，企業(yè)領(lǐng)導(dǎo) 非常重視，按照國家和環(huán)保部門對河流水體的總要求，該企業(yè)的廢水處理工程已勢在必行。該企業(yè)是以玉米為原料生產(chǎn)淀粉，在生產(chǎn)過程中排放出含淀粉、糖類、蛋白質(zhì)、仟維素等有機(jī)物質(zhì)，此廢水要是不經(jīng)過處理直接排入河流，將對周圍環(huán)境造成嚴(yán)重污染，因該廢水中有機(jī)物含量高，易于腐化，一經(jīng)腐化 就能使水體發(fā)臭，變黑，因此該企業(yè)的污水治理工程無論是對國家政策、地方經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，還是對河流水體的生態(tài)平衡保護(hù)都是非常必要的。1.1.3設(shè)計(jì)資料本設(shè)計(jì)內(nèi)容為2600t/d淀粉廢水處理站設(shè)計(jì)本站位于河南中部地區(qū)站址地下水位為：-2.0m

4、站址的地質(zhì)情況：亞粘土進(jìn)水位廠區(qū)的生活污水和工業(yè)廢水的混合污水混合污水進(jìn)水原始數(shù)據(jù)：處理水量：2600t/d，工廠為三班連續(xù)生產(chǎn)；水質(zhì)狀況 表1.1 進(jìn)水和出水水質(zhì)項(xiàng)目進(jìn)水水質(zhì)mg/l出水水質(zhì)mg/lPH4.486-9COD（平均）10000150BOD（平均）600030SS（平均）750150氨氮（平均）8025注：滿足國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)1。根據(jù)以上的資料及數(shù)據(jù)選擇合理的水處理工藝，使其水質(zhì)能過達(dá)標(biāo)排放減輕其水環(huán)境的壓力。1.2 設(shè)計(jì)依據(jù)及主要指標(biāo)1.2.1 設(shè)計(jì)依據(jù)（1）設(shè)計(jì)任務(wù)書提供的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)資料。（2）現(xiàn)行的環(huán)境保護(hù)法規(guī)。（3）環(huán)境工程手冊及有關(guān)國家設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定。（4）河南省工程建設(shè)

5、原則及其規(guī)定。（5）國家污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)GB89781997。（6）給排水等方面的設(shè)計(jì)規(guī)范及規(guī)定。1.2.2設(shè)計(jì)原則（1）確保處理后的水質(zhì)穩(wěn)定、可靠地達(dá)到設(shè)計(jì)要求。（2）設(shè)計(jì)污染物排出的濃度必須符合國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)。（3）對所設(shè)計(jì)構(gòu)筑物的尺寸盡量合理，符合該地的實(shí)際情況。（4）運(yùn)行完全可靠。（5）選擇適合該城市實(shí)際情況的污水工藝，務(wù)必減少其建設(shè)投資，降低運(yùn)行費(fèi)用。充分考慮環(huán)境效益與經(jīng)濟(jì)效益的聯(lián)系。既要節(jié)省投資又要提高效益。（6）主要單元工藝采用自動控制，減輕勞動強(qiáng)度。（7）嚴(yán)格遵守國家的環(huán)境保護(hù)法規(guī)。污泥、污水綜合治理后保證無二次污染。（8）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)合理，運(yùn)行簡單可靠，維護(hù)方便。構(gòu)筑物尺寸按設(shè)計(jì)的

6、最大流量計(jì)算。1.2.3 設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范處理廢水方案應(yīng)用的技術(shù)規(guī)范，適應(yīng)以玉米為原料生產(chǎn)淀粉治理工程的功能設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)、性能、安裝 和調(diào)試等方面的技術(shù)要求。并對技術(shù)的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)作出規(guī)定與描述。按國家環(huán)保部門要求,處理后出水應(yīng)達(dá)到GB 89781996污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)中二級標(biāo)準(zhǔn)。1.2.4設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)設(shè)計(jì)計(jì)算：1.總泵站或區(qū)域泵站的計(jì)算；2.設(shè)計(jì)中選用國家有關(guān)規(guī)定a.中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法；b.GB383888地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)；c.GB897896污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)；d.GB6497室外排水設(shè)計(jì)規(guī)范。2 廠址的選擇及說明2.1污水廠廠址的選擇 （1）該地區(qū)常年主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)，廠址選在該廠西南

7、角，可以減少污水廠所產(chǎn)生臭氣對廠區(qū)環(huán)境的影響。（2）考慮到污水處理站對本廠職工生活的影響，污水站應(yīng)布置在離職工生活區(qū)較遠(yuǎn)的地方。（3）污水廠的位置靠近主要服務(wù)區(qū)，減少了管道的敷設(shè)長度，節(jié)省管材。2.2排水系統(tǒng)體制的確定考慮到該該廠區(qū)生活、生產(chǎn)污廢水水量不大，且該廠區(qū)道路較窄，采用合流制排水系統(tǒng)。 2.3管道敷設(shè)方式（1）管材及接口。由于該地區(qū)地質(zhì)條件很好，采用鋼筋混凝土圓管。支管采用水泥砂漿抹帶接口；主干管，干管采用鋼絲網(wǎng)水泥沙漿抹帶接口。由于該地區(qū)地質(zhì)條件好，可以采用剛性接口。 （2）基礎(chǔ)采用混凝土帶形基礎(chǔ)。根據(jù)覆土厚度不同，采用90，135或180管座形式。（3）基坑回填，該地區(qū)土質(zhì)為亞粘

8、土。3 設(shè)計(jì)方案的選擇3.1 基本工藝方案的確定 在淀粉生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的生產(chǎn)廢水含有淀粉、糖類、有機(jī)酸等溶解性有機(jī)物質(zhì),蛋黃粉、玉米芯、玉米皮等不溶性細(xì)小顆粒有機(jī)物及泥砂等無機(jī)物。為了減輕后續(xù)處理構(gòu)筑物的處理負(fù)荷,保護(hù)后續(xù)處理設(shè)施,應(yīng)在處理設(shè)施的前端安裝格柵,以截留原污水中較大的懸浮物或漂浮物。廠區(qū)內(nèi)廢水的水質(zhì)水量變化較大,為了保證后續(xù)處理構(gòu)筑物運(yùn)行的穩(wěn)定性,應(yīng)在格柵之后設(shè)置調(diào)節(jié)沉淀池。調(diào)節(jié)沉淀池有調(diào)節(jié)水質(zhì)、水量、沉淀及一定的水解作用。原水的BOD5/CODCr=0.350.3,屬高濃度可生化有機(jī)廢水,故可采用生化處理方法。由于原水的BOD5較高,要求達(dá)到的處理效果也較高,擬采用厭氧好氧的處理

9、路線。厭氧法處理高濃度有機(jī)廢水較經(jīng)濟(jì),既節(jié)能又可回收沼氣。廢水中難降解的有機(jī)物經(jīng)厭氧處理后轉(zhuǎn)化為較易降解的有機(jī)物,高分子有機(jī)物轉(zhuǎn)化為低分子有機(jī)物,但出水有機(jī)濃度仍較高,達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。好氧生物處理法工藝成熟、穩(wěn)定性好、出水水質(zhì)較好。因此,采用厭氧好氧的處理路線較合理。3.2 厭氧處理方案的選擇常用的幾種厭氧處理有厭氧接觸法、厭氧過濾器、厭氧生物轉(zhuǎn)盤、升流式厭氧污泥床(UASB)等。上流式厭氧活性污泥床反應(yīng)器（UASB）是集生物反應(yīng)與沉淀于一體，結(jié)構(gòu)緊湊。廢水由配水系統(tǒng)從反應(yīng)器底部進(jìn)入，經(jīng)過反應(yīng)區(qū)經(jīng)氣液固三相分離器后進(jìn)入沉淀區(qū)。其固液分離后，沼氣由氣室收集，再由沼氣管流向沼氣柜。固體（污泥）由沉

10、淀區(qū)反應(yīng)后自行返回反應(yīng)區(qū)，沉淀后的處理水從出水槽排出。UASB采用了滯留型厭氧生物處理技術(shù),在底部有污泥床,依據(jù)進(jìn)水與污泥的高效接觸提供高的去除率,依靠頂部的三相分離器進(jìn)行氣、液、固三相的分離,能使污泥維持在污泥床內(nèi)而很少流失。因而生物污泥停留時間長,處理效率高,適合于處理較易生化降解、CODCr和SS濃度均較高的廢水(一般要求進(jìn)SS不大于4000 mg/( m3/d)。常溫條件下,對于較易生物降解的有機(jī)廢水,容積負(fù)(CODCr)可達(dá)48 kg/(md),在中溫發(fā)酵條件下,一般可達(dá)10 kg/(m3d)。廢水在反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時間較短,所需池容積大大縮小,并且設(shè)備簡單,運(yùn)行方便,無須設(shè)沉淀池

11、和污泥回流裝置,造價相對較低,而且不存在堵塞問題。從造價、管理、處理效果等各方面考慮,并結(jié)合類似工程資料,本工程廢水的厭氧處理裝置采用UASB1-2。3.3好氧處理方案的選擇由于進(jìn)水中氨氮濃度高達(dá)80mg/l，需經(jīng)脫氮處理，故采用缺氧-好氧（A/O）活性污泥法脫氮系統(tǒng)進(jìn)行處理。A/O系統(tǒng)主要由反硝化（缺氧）和除碳、消化（好氧）兩部分組成。其只要特點(diǎn)是將反硝化池置放在系統(tǒng)之首，是目前采用較為廣泛的一種脫氮工藝。本系統(tǒng)的特征有：缺氧池（反硝化）在前，進(jìn)行BOD去除及硝化二項(xiàng)反應(yīng)的好氧池在后；反硝化反應(yīng)以原廢水中的有機(jī)物為碳；好氧池內(nèi)的含有大量硝酸鹽的 硝化液回流至缺氧池，進(jìn)行反硝化脫氮反應(yīng)； 在缺

12、氧池內(nèi)進(jìn)行的反硝化反應(yīng)，其產(chǎn)生的堿度可補(bǔ)償硝化反應(yīng)消耗堿度的一半左右。 硝化好氧池在后，可使反硝化殘留的有機(jī)污染物得以進(jìn)一步去除勿需增建后瀑氣池。 本系統(tǒng)流程簡單，無需外加碳源，因此建設(shè)費(fèi)用與運(yùn)行費(fèi)用均較低。3.4總工藝流程圖如下（圖1）：圖1 總工藝流程圖流程說明：該淀粉廠廢水處理工藝主要由厭氧生物處理工藝和好氧生物處理工藝兩部分組成。廢水通過格柵，去除大的懸浮物，然后進(jìn)入調(diào)節(jié)池。調(diào)節(jié)池的作用主要是均勻水質(zhì)、調(diào)節(jié)水量、防止懸浮物沉淀，同時曝氣作用還能去除一定量的有機(jī)污染物，從而減輕了后續(xù)處理設(shè)施的負(fù)荷。曝氣調(diào)節(jié)池的廢水由提升泵打入升流式厭氧污泥床反應(yīng)器UASB進(jìn)行厭氧生物處理，大部分有機(jī)物在

13、UASB反應(yīng)器中降解，反應(yīng)過程中產(chǎn)生的沼氣經(jīng)水封罐、氣水分離器、脫硫器處理后進(jìn)入沼氣儲柜進(jìn)行利用。UASB出水自流進(jìn)入好氧處理工藝部分。好氧生物處理采用A/O生物生物處理系統(tǒng)，經(jīng)上一階段未處理完的有機(jī)污染物在該處理設(shè)施中得到進(jìn)一步降解，從而實(shí)現(xiàn)達(dá)標(biāo)排放。UASB、A/O等處理單元產(chǎn)生的污泥排入集泥井，通過集泥井中的污泥泵提升至污泥濃縮池，污泥經(jīng)濃縮后進(jìn)入污泥脫水間進(jìn)行機(jī)械脫水，產(chǎn)生的泥餅作為有機(jī)農(nóng)肥外運(yùn)。污泥濃縮池的上清液和污泥脫水間的壓濾液排入曝氣調(diào)節(jié)池進(jìn)行再處理。4主要處理構(gòu)筑物設(shè)計(jì)4.1 格柵如圖2所示： 圖2 格柵設(shè)計(jì)圖4.1.1設(shè)計(jì)參數(shù)（1）設(shè)計(jì)流量：Q=2600=108.3=0.0

14、301（2）過柵流速V1=0.61.0，本設(shè)計(jì)V1取0.8（3）柵前水深：h=0.1（4）格柵安裝角度：=60（5）柵條寬度：s=0.01,柵條凈間距e=0.015（6）每日柵渣量：因本設(shè)計(jì)為細(xì)格柵，柵條凈間距為0.015，取=0.04渣/103污水。4.1.2 設(shè)計(jì)計(jì)算（1）柵槽寬度B 取24條 B= （2）進(jìn)水渠道漸寬部分長度 若進(jìn)水渠道=0.5m，漸寬部分展開角=15 （3）柵槽于出水渠道連接的漸縮部分長度 （4）通過格柵水頭損失 因柵條為巨型截面，取k=3，取2.42 （5）柵槽總高度H 為柵前渠道超高，一般取=0.3m, 柵前槽高 m （6）柵槽總長度L m式中 L柵槽總長度，m；

15、H1柵前槽高，m； 進(jìn)水渠道漸寬部分長，m； B1進(jìn)水渠道漸度，m； 進(jìn)水渠展開角，一般用20； 柵槽與出水渠連接渠的漸縮長度，m。（5）每日柵渣量W 柵渣量，污水，與柵條間距有關(guān)，取0.10.001，粗格柵用小值，細(xì)格柵用大值。本設(shè)計(jì)取值取0.1 污水量變化系數(shù)取1.80 /d 所以宜采用機(jī)械清渣（6）格柵除污機(jī)的選根據(jù)計(jì)算得來的尺寸本設(shè)計(jì)選用由宜興天地環(huán)保機(jī)械設(shè)備有限公司生產(chǎn)的WGS-500A型格柵除污機(jī)，其基本參數(shù)如下：設(shè)備寬度B=500mm,電機(jī)功率 0.75KW，柵條間隙 10mm，安裝角度60，井寬790mm, 井深2000mm,導(dǎo)流槽長1.5m4.2調(diào)節(jié)池（為地下式鋼筋土結(jié)構(gòu)）

16、因淀粉生產(chǎn)過程中多道工序產(chǎn)生的廢水濃度和水量不一樣，且班產(chǎn)之間出水不同，故再次設(shè)調(diào)節(jié)池，用以進(jìn)行水量的 調(diào)節(jié)和水質(zhì)的均合。其作用是：（1）提供對有機(jī)物負(fù)荷的緩沖能力，防止生物處理系統(tǒng)負(fù)荷的急劇變化，使處理設(shè)施穩(wěn)定均衡。（2） 減少對物理化學(xué)處理系統(tǒng)的流量波動，使化學(xué)品速率適合加料設(shè)備的定額。（3）防止高濃度物質(zhì)直接進(jìn)入生物處理系統(tǒng)。（4）調(diào)整廢水PH值 有效容積：450噸 有效停留時間：4.15h4.3 厭氧池（UASB）（為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)） 厭氧生物法過去主要用于處理城市污水廠的污泥，近年來由于對濃度較高的 有機(jī)廢水采用好氧處理很不經(jīng)濟(jì)，故也常采用厭氧生物處理法，即在厭氧條件下有多種微生物共

17、同作用，使有機(jī)物分解生成和的過程。4.3.1厭氧生物法基本原理溶解性有機(jī)物在厭氧條件下的降解過程可分為四個階段，即水解、酸化、酸性衰退階段和甲烷氣階段。在酸性發(fā)酵階段，有機(jī)無主要被分解為乙酸、丙酮玖丁酸等揮發(fā)性有機(jī)酸和醇類及氫氣和二氧化碳等。在堿性發(fā)酵階段，產(chǎn)甲烷菌把第一階段生成的揮發(fā)酸、醇類等中間產(chǎn)物轉(zhuǎn)化為甲烷、二氧化碳。由于含氮有機(jī)物（如蛋白質(zhì)）被厭氧分解，最后沼氣中會有少量的硫化氫氣和氨氣的存在。產(chǎn)酸菌有兼性的，也有厭氧的，而產(chǎn)甲烷菌則是嚴(yán)格的厭氧菌。產(chǎn)甲烷菌世代生長，生長緩慢，對環(huán)境的變化如pH值、溫度、重金屬離子等較產(chǎn)酸菌敏感得多。所以在厭氧發(fā)酵過程中，要求產(chǎn)酸和產(chǎn)甲烷二階段達(dá)到平衡

18、。由于甲烷形成的速度較慢，所以堿性發(fā)酵控制了整個系統(tǒng)的反應(yīng)速度。因此，整個厭氧發(fā)酵過程中必須維持有效的堿性發(fā)酵階。4.3.2 厭氧生物處理法與好氧生化法的比較縱觀兩種方法，我們可以看出前者較后者有如下特點(diǎn)：（1）應(yīng)用范圍廣。好氧因供養(yǎng)限制一般只適用于中、低濃度有機(jī)廢水的處理，而厭氧法既適用于高濃度有機(jī)廢水，又適用于中低濃度有機(jī)廢水。有些有機(jī)物對好氧生物處理法來說是難降解的，對厭氧生物處理是可降解的如固體有機(jī)物、著色劑蒽醌和某些偶氮染料等。（2）低耗能。好氧法需要消耗大量能量供氧，曝氣曝氣費(fèi)用隨著有機(jī)物的濃度增加而增大，而厭氧法不需要充氧，而其產(chǎn)生沼氣可作為能源。廢水有機(jī)物達(dá)到一定濃度后，沼氣能

19、量可以抵消耗能量。（3）負(fù)荷高。通常好氧法的有機(jī)容積負(fù)荷為24kgBOD/( m3/d)，而厭氧法為210kgCOD/(立方米天)，高的可達(dá)50 kgCOD/( m3/d)。（4）氨、氮營養(yǎng)需要量較少。好氧發(fā)一般要求BOD:N:P為100:5:1而厭氧法的BOD:N:P為100:2.5:0.5，對氮、磷缺乏的工業(yè)廢水所需投加的營養(yǎng)鹽需要量較少。（5）厭氧活性污泥可以長期貯存，厭氧反應(yīng)器可以季節(jié)性或間歇性運(yùn)轉(zhuǎn)。與好氧反應(yīng)器相比，在運(yùn)行一段時間后，能較速度啟動。（6）厭氧微生物增值較慢，因而厭氧設(shè)備啟動和處理時間比好氧設(shè)備長。（7）厭氧處理系統(tǒng)操作控制因素較為復(fù)雜。4.3.3 影響厭氧消化的因素厭

20、氧法對環(huán)境條件的要求比好氧法更嚴(yán)格。一般認(rèn)為，控制厭氧處理效率的基本因素有兩類：一類是基礎(chǔ)因素，包括微生物量（污泥濃度）、營養(yǎng)比、混合接觸狀態(tài)、有機(jī)負(fù)荷等；另一類是環(huán)境因素，如溫度、pH值、氧化還原電位、有毒物質(zhì)等。4.3.3.1溫度溫度是影響微生物生存及生物化學(xué)反應(yīng)最為重要的因素之一。各類微生物適宜的溫度范圍是不同的，一般認(rèn)為，產(chǎn)甲烷菌的溫度為560，在35以上可以分別獲得較高的消化效率，溫度為4045時，厭氧消化效率最低，由此可見各種產(chǎn)甲烷菌適宜溫度范圍不一致，而且最適宜溫度范圍小，根據(jù)場甲烷菌適宜溫度條件的不同，厭氧法可分為常溫消化、中溫消化和高溫消化三種類型。常溫厭氧消化：指在自然氣溫

21、或水溫下進(jìn)行廢水厭氧處理工藝，適宜溫度范圍1030。中溫消化：適宜溫度范圍3538，若低于32或高于40，厭氧消化的效率即趨向明顯的降低。高溫厭氧消化：適宜溫度為50554.3.3.2廢水營養(yǎng)比厭氧微生物的生長繁殖需按一定比例攝取碳、氮、磷、以及其他微量元素。工程上主要控制進(jìn)料的碳、氮、磷比例，因?yàn)槠渌麪I養(yǎng)元素不足的情況較少見。不同微生物在不同條件下所需的碳、氮、磷比例不完全一致。一般認(rèn)為，厭氧法中碳:氮:磷控制為200300:5:1為宜。此比值大于好氧法中100:5:1，這與厭氧微生物對碳素養(yǎng)分的利用率好氧微生物低有關(guān)。在碳、氮、磷比例中，碳氮比例對厭氧消化的影響更為重要。研究表明，合適的碳

22、氮比為1018:1。4.4上流式厭氧污泥床反應(yīng)器4.4.1方法簡介上流式厭氧污泥床反應(yīng)器，簡稱UASB反應(yīng)器，是由荷蘭G.Lettinga等人在20世紀(jì)70年代初研制開發(fā)的。污泥床反應(yīng)器內(nèi)沒有載體，是一種懸浮生長型的消化器，其構(gòu)造有反應(yīng)區(qū)、沉淀區(qū)、氣室三部分組成。在反應(yīng)器的底部是濃度較同的污泥層，稱污泥床，在污泥床上部是濃度較低的懸浮污泥層，通常把污泥層和懸浮層統(tǒng)稱為反應(yīng)區(qū)，在反應(yīng)區(qū)上部設(shè)有氣、液、固三相分離器。廢水從污泥床底部進(jìn)入，與污泥床中的污泥進(jìn)行混合接觸，微生物分解廢水中的有機(jī)物產(chǎn)生沼氣，微小沼氣泡在上升過程中，不斷合并逐漸形成較大較大的氣泡。由于氣泡上升產(chǎn)生較強(qiáng)烈的攪動，在污泥床上部

23、形成懸浮污泥層。氣、水、泥的混合液上升至三相分離器內(nèi)，沼氣氣泡碰到分離器下部的折射板時，折向氣室而被有效地分離排出；污泥和水則經(jīng)孔道進(jìn)出處三相分離器的沉淀區(qū)，在重力作用下，水和泥分離，上清液從沉淀區(qū)上部排出，沉淀區(qū)下部的污泥沿著斜壁返回到反應(yīng)區(qū)內(nèi)。在一定水力負(fù)荷下，絕大部分污泥顆粒能保留在反應(yīng)器內(nèi)，使反應(yīng)區(qū)具有足夠的污泥量。反應(yīng)區(qū)中污泥層高度約為反應(yīng)區(qū)總高度的1/3，但其污泥量約占全部污泥量的2/3以上。由于污泥層中的污泥量比懸浮層大，底物濃度高，酶的活性也高，有機(jī)物的代謝速度較快，因此大部分有機(jī)物在污泥層被去除。研究結(jié)果表明，廢水通過污泥層已有80%以上的有機(jī)物被轉(zhuǎn)化，余下的在同污泥懸浮層處

24、理，有機(jī)物總?cè)コ蔬_(dá)90%以上。雖然懸浮層去除的有機(jī)物量不大，但是其高度對混合程度、產(chǎn)氣量和過程穩(wěn)定性至關(guān)重要。因此，應(yīng)保證適當(dāng)懸浮層乃至反應(yīng)高度。上流式厭氧污泥床的池型有圓形、方形、矩形。小型裝置常為圓柱形，底部呈錐形或圓弧形，大型裝置為便于設(shè)置氣、液、固三相分離器，則一般為矩形，高度為38m。上流式厭氧污泥床的混合是靠上流的水流和消化過程中產(chǎn)生的沼氣來完成的。因此，一般采用多點(diǎn)進(jìn)水，使金水均勻分布在污泥床斷面上。采用竄空管布水。上流式厭氧污泥床反應(yīng)器的特點(diǎn)是：（1）反應(yīng)器內(nèi)污泥濃度高，一般平均污泥濃度為3040g/l，其中底部污泥床污泥濃度6080g/l,污泥懸浮層污泥濃度57g/l；（2

25、）有機(jī)負(fù)荷高，水力停留時間短，中溫消化，COD容積負(fù)荷一般為79kg/COD/(d)；（3）反應(yīng)器內(nèi)設(shè)三相分離器，被沉淀區(qū)分離的污泥能自動回流到反應(yīng)區(qū)，一般污泥無回流設(shè)備；（4）無混合攪拌設(shè)備。投產(chǎn)運(yùn)行正常后，利用本身產(chǎn)生的沼氣和進(jìn)水來攪動；（5）污泥床內(nèi)不填載體，節(jié)省造價及避免堵塞問題。但反應(yīng)器內(nèi)有短流現(xiàn)象，影響處理能力；進(jìn)水中的懸浮物應(yīng)比普通消化池低得多，特別是難消化的有機(jī)固體不宜太高，以免對污泥顆粒化不利或減少反應(yīng)區(qū)的有效容積，甚至引起堵塞；運(yùn)行啟動時間長，對水質(zhì)和負(fù)荷突然變化比較敏感。4.4.2 UASB反應(yīng)器的技術(shù)特點(diǎn)1)結(jié)構(gòu)緊湊，占地?。篣ASB反應(yīng)器集厭氧生物降解反應(yīng)與沉淀為一體

26、，通過三相分離器實(shí)現(xiàn)氣、液、固三相分離。占地面積少，一次性投資低。2)耗能低，UASB反應(yīng)器內(nèi)有機(jī)物為厭氧消化，故無鼓風(fēng)曝氣和污泥回流等設(shè)備。能耗僅為廢水的提升，能耗低。同時還可以回收生物能源-沼氣，常溫下產(chǎn)氣率為0.35立方米/kgCOD。3)有機(jī)負(fù)荷高，處理效果好：由于UASB反應(yīng)器污泥活性大。在正常運(yùn)行時，常溫條件下，有機(jī)負(fù)荷為7-10 kg/COD/(d)，COD去除率大于85%。4)在缺氧條件下（有硝態(tài)氮，沒有溶解氧），菌膠團(tuán)細(xì)菌可以利用硝太鹽作為最終電子受體，實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的吸收、儲存和降解利用，而絲狀菌則缺乏這種能力。在主要曝氣池中，菌膠團(tuán)細(xì)菌可以氧化內(nèi)源貯存得到增值，而絲狀菌則由于

27、缺少食料而受到抑制。從而在缺氧選擇器中菌膠團(tuán)細(xì)菌占優(yōu)勢，抑制了絲狀菌生長。在缺氧選擇器的設(shè)計(jì)方面，除了要在反應(yīng)器中保持基質(zhì)濃度外，還應(yīng)使實(shí)際溶解氧濃度盡可能接近0值，反應(yīng)器內(nèi)的水力停留時間取值盡可能保證反硝化的完成。4.4.3 UASB反應(yīng)器的設(shè)計(jì)內(nèi)容UASB的設(shè)計(jì)，決定于原廢水的性質(zhì)及可溶性COD濃度； 經(jīng)調(diào)節(jié)池處理后使COD濃度降至8000mg/l.表1設(shè)計(jì)參數(shù)取值范圍廢水COD（mg/L）顆粒BOD/COD的比例容積負(fù)荷，kgCOD/m3.d絮狀污泥顆粒污泥，TSS去除率高顆粒污泥，TSS去除率低1000-20000.10-0.300.30-0.600.60-1.002-42-4不適用2

28、-42-4不適用8-128-14不適用2000-60000.10-0.300.30-0.600.60-1.003-54-84-83-52-62-612-1812-24不適用6000-90000.1-0.300.30-0.600.60-1.004-65-76-83-73-84-615-2015-24不適用9000-180000.10-0.300.30-0.600.60-1.005-8不適用不適用4-63-73-715-24不適用不適用4.4.3.1反應(yīng)區(qū)設(shè)計(jì)計(jì)算1 .反應(yīng)區(qū)的容積用2座反應(yīng)器，則每座容積=2166.5式中 V-UASB反應(yīng)器區(qū)的容積Q-廢水設(shè)計(jì)流量 -可容性有機(jī)物的容積負(fù)荷kgC

29、OD/d 2.反應(yīng)區(qū)面積 由于COD 濃度高，則取反應(yīng)高度為8.3m=261取每座反應(yīng)器平面尺寸為用巨型則邊長為=10m20m3.反應(yīng)區(qū)反應(yīng)時間h4.面積水力負(fù)荷q=/(.h)4.4.3.2三相分離器設(shè)計(jì)計(jì)算圖3 三相分離器計(jì)算簡圖 UASB的重要構(gòu)造是指反應(yīng)器內(nèi)三相分離器的構(gòu)造，三相分離器的設(shè)計(jì)直接影響氣、液、固三相在反應(yīng)器內(nèi)的分離效果和反應(yīng)器的處理效果。對污泥床的正常運(yùn)行和獲得良好的出水水質(zhì)起十分重要的作用.根據(jù)已有的研究和工程經(jīng)驗(yàn)，三相分離器應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求：a.混合液進(jìn)人沉淀區(qū)之前，必須將其中的氣泡予以脫出，防止氣泡進(jìn)人沉淀區(qū)影響沉淀；b.沉淀區(qū)的表面水力負(fù)荷應(yīng)在0.7m3/（m2.

30、h）以下，進(jìn)人沉淀區(qū)前，通過沉淀槽底縫隙的流速不大于2.0m /h；c.沉降斜板傾角不應(yīng)小于500，使沉泥不在斜板積聚，盡快回落人反應(yīng)區(qū)內(nèi)；d.出水堰前設(shè)置擋板，以防止上浮污泥流失;某些情況下，應(yīng)設(shè)置浮渣清除裝置。三相分離器設(shè)計(jì)須確定三相分離區(qū)數(shù)量，大小斜板尺寸、傾角和相互間關(guān)系。三相分離器沉淀區(qū)的表面積同反應(yīng)區(qū)的水平面積，即沉淀區(qū)的表面積負(fù)荷率為： 設(shè)上、下三角形集氣罩斜面水平傾角分別為（常用）下三角形集氣罩進(jìn)水縫隙aa上升流速取，（一般）則該縫隙總面積為： 4.4.3.3布水器設(shè)計(jì)計(jì)算為了保證八座UASB反應(yīng)器的運(yùn)行負(fù)荷的均勻，并減少污泥床內(nèi)出現(xiàn)溝流短路等不利因素，設(shè)計(jì)良好的配水系統(tǒng)是很必

31、要的，特別是在常溫條件下運(yùn)行或處理低濃度廢水時，因有機(jī)物濃度低，產(chǎn)氣量少，氣體攪拌作用差，此時對配水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求高一些。通過安設(shè)在調(diào)節(jié)池中的潛水泵直接八座UASB供水，每座UASB進(jìn)水管上設(shè)置調(diào)節(jié)閥和流量計(jì)，以均衡流量本設(shè)計(jì)采用壓力流穿孔管布水方式，每座反應(yīng)器設(shè)8根，長8.35m的穿孔配水管，穿孔管中心間距為1.5m，配水孔孔徑?。ㄒ话悖?，孔距為，則每個孔的服務(wù)面積為（一般），空口向下，配水管中心距池底為，每座反應(yīng)器共有48個出水孔，每個孔的流速為。為了保證配水均勻，在出水處需設(shè)尺寸為于水平呈的導(dǎo)流板，使出水散布池底。配水系統(tǒng)見圖4。圖4 穿孔管配水系統(tǒng)（單位：m）表2 UASB反應(yīng)器布水點(diǎn)

32、布置規(guī)則UASB反應(yīng)器布水點(diǎn)布置規(guī)則污泥類型體積負(fù)荷，kgCOD/m.d每個布水點(diǎn)平均面積，m2濃稠絮狀物泥（40kgTSS/m3）1.00.5-11.0-2.01-22.02-3中等濃度絮狀物泥（20-40kgTSS/m3）1.0-2.03.01-22-5顆粒物泥2.02.0-4.04.00.5-10.5-22圖5出水堰板尺寸簡圖（單位：mm）4.4.3.4排泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）產(chǎn)泥量的計(jì)算產(chǎn)泥系數(shù) 設(shè)計(jì)流量 進(jìn)水COD濃度 COD去除率則UASB反應(yīng)器總產(chǎn)泥量為 則每池產(chǎn)泥 (3.41)設(shè)污泥含水量為98%，因含水率P95%，所以取則污泥產(chǎn)量為 (3.42)每池排泥量 (3.43)（2）排

33、泥系統(tǒng)設(shè)計(jì)考慮到廢水主要為生產(chǎn)廢水，故進(jìn)入UASB的砂量較少，UASB產(chǎn)生的外排污泥主要為有機(jī)污泥。排泥管分別設(shè)在三相分離器下0.75m處，每三天排泥一次。4.4.3.5沼氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算（1）產(chǎn)氣量計(jì)算設(shè)計(jì)流量 進(jìn)水COD濃度 COD去除率 產(chǎn)氣率 則總產(chǎn)氣量 426.7 (3.44)每個UASB反應(yīng)器產(chǎn)氣量 (3.45)（2）沼氣集氣系統(tǒng)布置 由于產(chǎn)氣量較大，每兩臺反應(yīng)器設(shè)置一個水封罐，水封罐出水的沼氣分別進(jìn)入分離器，氣水分離器設(shè)置一套兩級，共三個，從分離器出來去沼氣貯柜。集氣室沼氣出氣管最小直徑DN100，且盡量設(shè)置不短于300mm的立管出氣，若采用橫管出氣，其長度不宜小于150mm，每個

34、集氣室設(shè)置獨(dú)立出氣管至水封罐。 沼氣管道壓力損失一般很小，可近似認(rèn)為管路壓力損失為零。4.5 A/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)計(jì)算4.5.1好氧池(0池)(為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),與厭氧池組合) 好氧池實(shí)質(zhì)上是一個推流池的暴氣池,池中初始F/M很高,膠菌團(tuán)可以很快攝取、轉(zhuǎn)化并儲存大部分可溶性有機(jī)物,奪取絲狀的營養(yǎng)源.再后續(xù)的暴氣中,絲狀菌因缺乏營養(yǎng)受到抑制. 設(shè)計(jì)好氧的關(guān)鍵是確定水力停留時間,停留時間過長,初始F/M不高,進(jìn)水的溶解物質(zhì)被釋放到很底的濃度,反而形成了有利于絲菌生長的環(huán)境條件;停留時間短,進(jìn)水中的大部分溶解基質(zhì)依然會進(jìn)入主暴氣池中,從而造成適于菌生長的條件. 本生化池充氧采用羅茨鼓風(fēng)機(jī),共兩臺,一用一備

35、.暴氣裝置采用管式微孔暴氣器.材料為UPVC不宜堵塞.。4.5.2好氧池設(shè)計(jì)計(jì)算 （1）回流污泥量的計(jì)算 則回流比 R= =1.24 式中 進(jìn)水總氮濃度 出水硝態(tài)氮濃度 a總氮的消化率MLSS X取3000mg/l 回流污泥濃度=8000mg/l污泥回流比由下式 得 解 =0.6混合液回流比=1.24-0.6=0.64回流污泥量=0.62600=1560回流混合液量=0.642600=1664（2）好氧池水利停留時間計(jì)算取K值為1.5溫度 = =8.82h（3）好氧池容積計(jì)算 S-BOD=609mg/l =112mg/l a=0.7 b=0.95 c=0.03V0= = =3220式中 a消化

36、率 B懸浮物的污泥轉(zhuǎn)化率，0.95 C活性污泥的自身氧化系數(shù)，0.03 S-BOD值 懸浮物的值（4）反應(yīng)池容積V計(jì)算 V= 式中BOD-SS負(fù)荷 V= =5278（5）缺氧池容積計(jì)算 =V- =5278-3220 =2058（6）脫氮速度計(jì)算已知 ，R=1.8 ,a=0.7 則好氧池末端混合液硝態(tài)氮濃度 為 =a= =20回到缺氧池硝態(tài)氮總量NN=（+） =（1560+1664）200.001 =64.48kg/d脫氮速度 = =0.44（mgN/gMLSS.d）（7）水力停留時間計(jì)算t=48.7h=29.7h=19h（8）需氧量計(jì)算+= =605式中 Q處理水量 進(jìn)水BOD濃度mg/d 出

37、水BOD濃度mg/d N回流到缺氧池硝態(tài)氮總量kg/d 缺氧池流出硝態(tài)氮總量 E脫出每千克硝態(tài)氮消耗BOD量e=2.0微生物自身氧化需氧量= =0.1233220 =1159.2kg/d式中 XMLSS的濃度mg/l 好氧池容積微生物自身氧化系數(shù)，=0.12硝化反應(yīng)需氧量=aCQ = 0.7804.5726000.001 =665.4kg/d式中 硝化反應(yīng)需氧量 進(jìn)水設(shè)計(jì)總氮濃度，kg/l a 消化率 C消化單位氨氮的需氧量，C=4.75。曝氣池出水需氮量=d(Q+) =1.5(2600+1560+1664)0.001 =8.74kg/d式中 維持好氧出水有一定的溶解氧的需氧量 回流污泥量 循

38、環(huán)混合液量 d 好氧池末端溶解氧濃度，d=1.5mg/l總需氧量+ =605+1159.2+665.4+8.74 =2438kg/d有效容積:5278停留時間：48.7h氣水比為：31.81內(nèi)回流量（回流至缺氧池）：207/h4.6 二沉池（為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)）本系統(tǒng)主要是去除生物處理出水中的生物污泥。一部分回流到缺氧池前，污泥回流比為62.9%。池中設(shè)刮泥機(jī)一臺。4.6.1二次沉淀池設(shè)計(jì)說明沉淀池一般分為平流式、豎流式和輻流式。二次沉淀池及生物處理后設(shè)置的沉淀池，二次沉淀池作用是使混合液澄清、污泥濃縮并且將分離的污泥回流到曝氣池，其工作的性能對活性污泥處理系統(tǒng)的出水水質(zhì)和回流污泥濃度有直接的影

39、響。輻流式沉淀池機(jī)械排泥，運(yùn)行可靠、管理簡單。根據(jù)造紙廠廢水水質(zhì)情況和日處理量水量較少綜合個方面因素因素考率，本設(shè)計(jì)二次沉池采用輻流式沉淀池，較合理。輻流式沉淀池的設(shè)計(jì)包括尺寸計(jì)算、污泥量計(jì)算以及排泥機(jī)設(shè)備的選用。4.6.2設(shè)計(jì)參數(shù)（1）設(shè)計(jì)流量：Q=2600=108.3=0.0301（2）沉淀時間：二次沉淀池沉淀時間t取值范圍2.05.0h, 根據(jù)造紙廢水處理運(yùn)轉(zhuǎn)資料，本設(shè)計(jì)t 取2.5h（3）表面負(fù)荷：初次沉淀池表面負(fù)荷取值范圍0.61.0,根據(jù)淀粉廢水處理運(yùn)轉(zhuǎn)資料，本設(shè)計(jì) 取0.6. （4）池底坡度，采用0.06 （5）進(jìn)出水方式采用中心進(jìn)水四周出水4.6.3設(shè)計(jì)計(jì)算（1）沉淀部分水面面

40、積F 采用二個輻流式沉淀池n=1，設(shè)表面負(fù)荷 （2）沉淀池直徑D m 直徑D 取16m（3）沉淀池沉淀部分有效水深 沉淀時間t取值為2.5h m（4）沉淀池沉淀部分有效容積 ；（5）校核徑深比 徑深比： 符合要求（6）沉淀池總高 輻流式沉淀池池底徑向坡度0.06，有效水深為1.5m，超高為0.3m，緩沖層高度為0.5m，污泥斗高度為0.87m，圓錐體高度為0.42m m （7）沉淀池排泥系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 本沉淀池直徑為16m，因小于20m采用中心轉(zhuǎn)動的刮泥機(jī)，其驅(qū)動裝置設(shè)在沉淀池中心走道板上；刮泥機(jī)旋轉(zhuǎn)速度為3.0r/h,外周刮泥板的線速度為1.5m/min。4.7污泥處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)4.7.1污泥濃縮

41、池設(shè)計(jì)說明在水處理過程中，產(chǎn)生著大量的污泥，如不予有效的處理和處置，還會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。污泥在最終處置前必須進(jìn)行處理，其目的是降低有機(jī)物含量并減少水分，使最終處置的體積減少，便于運(yùn)輸和處置。污水處理系統(tǒng)各構(gòu)筑物所產(chǎn)生的污泥都集中到污泥集泥井，然后再由污泥泵打至污泥濃縮池，經(jīng)濃縮后由污泥泵送至脫水機(jī)房脫水形成泥餅外運(yùn)。一般的污泥濃縮方法有：重力濃縮池、離心濃縮法和氣浮濃縮法。重力濃縮法：重力濃縮池按其運(yùn)行方式分為連續(xù)式重力濃縮池和間歇式重力濃縮池。連續(xù)式重力濃縮池可采用豎流式、輻流式沉淀池的形式，一般都是直徑5-20m圓形或矩形鋼筋混凝土構(gòu)筑物?？煞譃橛泄文鄼C(jī)與污泥攪動裝置的濃縮池，不帶刮泥機(jī)的濃縮池，以及多層濃縮池等三種。間歇式重力濃縮池是間歇進(jìn)泥，因此，在投入污泥前必須先排出濃縮池已澄清的上清液，滕出池容，故在濃縮池不同高度上應(yīng)設(shè)多個上清